Aus UroForum Heft 9/20

Der Serumspiegel von microRNA-371a-3p, kurz M371, gilt seit einigen Jahren als ein neuer Serummarker für Keimzelltumoren, der die klassischen Tumormarker Alpha-Fetoprotein, Beta-HCG und LDH sowohl an Spezifität als auch an Sensitivität weit übertrifft. Molekularbiologische Untersuchungen zeigten, dass die microRNA-371 eine spezifische microRNA (miR) der humanen embryonalen Stammzellen ist.

Der Ursprungsort der im Serum zirkulierenden miR-Moleküle bei Keimzelltumoren ist nicht endgültig gesichert. Daten aus den letzten Jahren legen aber nahe, dass diese miR tatsächlich aus dem Hoden stammt, wahrscheinlich direkt aus den Zellen der Keimzelltumoren. Aber die Datenlage ist hierzu noch spärlich, und es ist überdies unklar, ob ein Zusammenhang zwischen dem miR-Gehalt im Tumorgewebe und dem korrespondierenden Serumspiegel besteht.

Korrelation zwischen Gewebe- und Serumspiegel im Fokus

Die Ziele der vorliegenden Studie waren zum einen, die Herkunft des neuen Markers aus dem Gewebe der Keimzelltumoren zu belegen und außerdem zu prüfen, ob eine Korrelation zwischen Gewebespiegel und Serumspiegel besteht.

Mit Hilfe der quantitativen PCR haben wir den Gehalt von M371 in den folgenden Geweben gemessen: 38 Keimzelltumoren, 38 kontralaterale Hodenbiopsate ohne Keimzellneoplasie in situ, fünf Hodengewebsproben von Patienten ohne Tumor und vier hodenferne Gewebe (Tunica vaginalis). Zur Messung der miR im Gewebe wurde eine Homogenisierung mit TRIzol®­ vorgenommen. Die Gewebsspiegel wurden im Vergleich zur endogenen microRNA-93-5p als Relativwert (RQ-Wert) gemessen. Zusätzlich wurde bei den 38 Hodentumor- Patienten präoperativ der M371-Serumspiegel mit der quantitativen PCR gemessen. Wir haben dann die M371-Gewebespiegel mit den korrespondierenden M371-Serumspiegeln der Patienten verglichen. Außerdem wurden die M371-Expressionen im Tumorgewebe mit den Expressionen in den anderen untersuchten Geweben verglichen.

Um die miR direkt morphologisch in den Tumorzellen nachzuweisen, haben wir darüber hinaus eine in situ Hybridisierung (ISH) mit einer M371-spezifischen Sonde an sechs Formalin-fixierten Präparaten mit Keimzelltumor (3 nichtseminomatöse Mischtumoren, 1 reines Seminom, 1 reines embryonales Karzinomund1 Teratom) vorgenommen und immunhistologisch untersucht.

Abb. 1: Box-plot-Darstellung der M371-Spiegel in verschiedenen Gewebetypen. Das Gewebe der Keimzelltumoren weist einen etwa 400-fach höheren Gehalt an M371 als kontralaterales Hodengewebe und normale Hoden auf. Hodenfernes Gewebe hat den niedrigsten Gehalt.

Die Abbildung 1 zeigt, dass im Tumorgewebe eine knapp 400-fach höhere M371-Expression besteht als in den kontralateralen Hoden. Die Hoden von Patienten ohne Tumor weisen einen annähernd gleich hohen miR Gehalt auf wie die kontralateralen Hoden bei Keimzelltumor. Das hodenferne Gewebe von der Tunica vaginalis hat dagegen einen etwa 30-fach niedrigeren Gehalt an M371. Den niedrigsten Gehalt wies eine Gewebeprobe vom Nebenhoden auf. In den Tumorgeweben fand sich bei Seminomen und Nichtseminomen ein etwa gleicher Gehalt von M371. Patienten mit klinischem Stadium 1 und Patienten mit Metastasen hatten etwa gleich hohe M371-Gewebespiegel.

Beim Vergleich der Serumspiegel mit den Gewebespiegeln zeigte sich, dass im Gewebe ein um mehrere Zehnerpotenzen höherer Wert vorliegt als im Serum (­Abb. 2a).

Abb. 2a: Box-plot-Darstellung der M371 -Expression in Tumorgewebe und im Serum. Im Gewebe findet sich ein vielfach höherer Gehalt. Abb. 2b: Plot zur Darstellung der Abhängigkeit der M371-Gewebespiegel mit den korrespondierenden Serumspiegeln (Punktwolke) bei Stadium-1-Patienten. Die Korrelation ist statistisch signifikant (Korrelationsgerade, r2 = 0,257; p < 0,05).

Darüber hinaus fand sich eine signifikante Korrelation zwischen dem Serum- und dem Gewebsspiegel (­Abb. 2b), allerdings nur bei den Stadium-1-Fällen (r2 = 0,257; p <0,05). Bei den höheren Stadien besteht diese Korrelation nicht (r2 = 0,0009; nicht signifikant), weil die Metastasen als weitere miR-Quelle den Marker auch ins Serum sezernieren.

Die in situ Hybridisierung zeigte eine nahezu uniforme positive Anfärbung der Tumorzellen mit der microRNA-Sonde in fünf Fällen mit Keimzelltumor. Nur der Fall mit Teratom zeigte keine Darstellung von M371 in den Tumorzellen.

Fazit

Zusammenfassend können die folgenden Ergebnisse der vorliegenden Studie festgehalten werden:

  1. M371ist in hoher Menge im Gewebe von Keimzelltumoren nachweisbar. In Übereinstimmung mit anderen Arbeiten liegt nun genügend Evidenz für die Abstammung der zirkulierenden M371-Moleküle von den Keimzelltumoren vor.
  2. Der M371-Gewebespiegel korreliert mit dem Serumspiegel. Dieser Befund wurde vorher noch nicht beschrieben und er ist ein wichtiges Merkmal eines hochwertigen Tumormarkers.
  3. Alle Keimzelltumoren, außer dem Teratom, exprimieren M371 auf Gewebsebene. Das Ergebnis entspricht der Befundlage bei den Serum- Untersuchungen. Der Befund entspricht insofern der Erwartung, als Teratome kaum noch morphologische und biologische Ähnlichkeit mit humanen Stammzellen aufweisen, dem eigentlichen Ursprung der microRNA-371a-3p.
  4. Ein wichtiger Befund ist, dass auch gesundes Hodengewebe M371 enthält, zwar nur in geringem Umfang, aber deutlich mehr als hodenfernes Gewebe. Dieser Befund korreliert mit dem Nachweis von M371 im Seminalplasma, wie in früheren Studien gezeigt, und deutet auf die Abstammung der microRNA-371a-3p von humanen embryonalen Stammzellen hin.

Insgesamt tragen diese Ergebnisse zum besseren biologischen Verständnis des neuen Markers bei. Sie unterstreichen die Bedeutung von M371 als spezifischer Biomarker für Keimzelltumoren.

Dieser Beitrag hat auf dem DGU-Kongress den Vortragspreis der Urologia Internationalis erhalten.

Bild: Dieckmann

Autor

Prof. Dr. med. Klaus-Peter Dieckmann

Asklepios Klinik Altona, Abteilung Urologie, Hamburg

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